智能制造：德国“工业4.0”、日本“社会5.0”、美国“工业互联网”

格鲁克传感器

德国“工业4.0”

所谓工业4.0（Industry4.0），是基于工业发展的不同阶段作出的划分。按照目前的共识，工业1.0是蒸汽机时代，工业2.0是电气化时代，工业3.0是信息化时代，工业4.0则是利用信息化技术促进产业变革的时代，也就是智能化时代。

德国政府率先提出“工业4.0”战略，并在2013年的汉诺威工业博览会上正式推出，目的是为了提高德国工业的竞争力，在新一轮工业革命中占领先机。

有着浓厚德国特色的工业4.0其实是个庞大工程,实施“工业4.0”战略需要巨大资金支持。为此，德国政府、州政府、政策性银行和大型企业设置了高科技创业基金，对实施“工业4.0”过程中的创新型企业研发给予风险投资支持。顺利推进“工业4.0”战略不仅需要德国自身努力，还应借助和拓展与欧盟及其他国家的教育与科技合作。

根据德国工业巨头西门子公司官网的介绍，工业4.0的核心是智能制造，通过嵌入式的处理器、存储器、传感器和通信模块，把设备、产品、原材料、软件联系在一起，使得产品和不同的生产设备能够互联互通并交换命令。

德国定义的工业4.0, 主要是关于两点：首先是确定所有事情的活动逻辑，其次是构建网络-实体系统，将虚拟和现实相结合。虚拟和现实的互联通过一种“虚拟网络-实体物理系统”(Cyber-Physical System，CPS)实现，CPS即为工业4.0的核心。它通过将物理设备连接到互联网上，让物理设备具有计算、通信、控制、远程协调和自治等智能功能，并将资源、信息、物体以及人紧密联系在一起，从而创造物联网及相关服务。

日本“社会5.0”

2016年1月日本政府发布《第五期科学技术基本计划》，首次提出“社会5.0”概念。主要意图是最大限度应用信息通讯(ICT)技术，通过网络空间与物理空间(现实空间)的融合，共享给人人带来富裕的“超智慧社会”。

简言之，“社会5.0”就是实现 “超智慧社会”的一系列对策。超智慧社会是一种虚拟空间与现实空间高度融合的社会形态。一言以蔽之，就是精准服务——将必要的物品，向必要的人，在必要的时候进行必要的提供。它与工业4.0最大的不同就是着眼于社会构成和人类服务。

“社会5.0”的特征是立足整个经济社会，不仅要提升产业的生产性，还要提升生活的便捷性，解决少子高龄化、环境和能源等社会课题，是将这些置入视野的努力方向。而“社会5.0”面向实现舒适的生活，定位于社会发展阶段。狩猎社会、农耕社会、工业社会、信息社会之后，则是“第5”的超智慧社会，所以称其为“5.0”。

日本重新构想了工业与整个社会的关系，因此从更高一个层面构建了全新的远景图：那就是一个面向富裕、有活力的社会。“社会5.0”将物联网IoT、机器人、人工智能AI、大数据等技术来解决，少子高龄、资源匮乏导致的脆弱的能源基础设施、极端集中等这些发达国家特有的课题。

“社会5.0”是战略上设定开放创新理念、企业横向建立“协调领域”，加速社会实施的势态。担任综合科学技术与创新会议议员的丰田汽车内山田竹志会长也指出：“产业界必须改变意识，增加更多的协调领域”。

美国“工业互联网”

“工业互联网”的概念最早由美国通用电气公司（GE）于2012年提出，随后联合另外四家IT巨头(美国电话电报公司、思科公司、英特尔公司、美国国际商用机器公司)于 2014 年初组建了工业互联网联盟(IIC)，以期打破技术壁垒，促进物理世界和数字世界的融合。

工业互联网联盟的愿景是使各个制造业厂商的设备之间实现数据共享，这就至少要涉及到互联网协议、数据存储等技术。然而工业互联网联盟的成立目的在于通过制定通用的工业互联网标准，利用互联网激活传统的生产制造过程，促进物理世界和信息世界的融合。

美国GE公司倡导的工业互联网是指利用“智能设备”采集“智能数据”，利用“智能系统”进行数据挖掘和可视化展现，形成“智能决策”，为生产管理提供实时判断参考，反过来指导生产，优化制造工艺。它的典型特征是：智能性，与数字化制造相比，智能制造具有预测、决策与自主调整优化能力。

GE的工业互联网带来了“智能设备”的概念，其基本含义就是在现有的基础上引入工业互联网的机制，包括连接性，智能机器，传感器，大数据和数据模型等。通过在各个层面采集数据、分析数据、形成智能决策，既要实现设备自身的可维护性，又要实现运营过程的优化。

由智能设备和网络收集的数据存储之后，利用大数据分析工具进行数据分析和可视化。由此产生的“智能信息”可以由决策者必要时进行实时判断处理，或者成为大范围工业系统其工业资产优化战略决策过程的一部分。例如GE在生产的风电发动机叶片，实现全部联网，从而有望使产能提高50%。

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